水圈與水環(huán)境PPT課件

1、一一. . 海洋水海洋水 海洋是大氣水的主要水源，因而是大氣降水的源泉，是地海洋是大氣水的主要水源，因而是大氣降水的源泉，是地球的水庫(kù)。此外，海洋蘊(yùn)含著極其豐富的化學(xué)資源、礦產(chǎn)資球的水庫(kù)。此外，海洋蘊(yùn)含著極其豐富的化學(xué)資源、礦產(chǎn)資源、動(dòng)力資源、生物資源，是地球的一個(gè)巨大的資源寶庫(kù)。源、動(dòng)力資源、生物資源，是地球的一個(gè)巨大的資源寶庫(kù)。（一）海洋水的理化性質(zhì) 1. 海水的鹽度圖5.1 世界海洋平均鹽度與蒸發(fā)量、降水量分布第1頁(yè)/共53頁(yè) 全球海洋表面鹽度以副熱帶海區(qū)最大，向赤道全球海洋表面鹽度以副熱帶海區(qū)最大，向赤道和高緯度海區(qū)逐漸減小，南極海區(qū)小于和高緯度海區(qū)逐漸減小，南極海區(qū)小于3434。最高

2、鹽度值和最低鹽度值多出現(xiàn)在大洋邊緣的最高鹽度值和最低鹽度值多出現(xiàn)在大洋邊緣的海域中海域中如紅海北部高達(dá)如紅海北部高達(dá)42.842.8。鹽度較低的。鹽度較低的海域如波羅的海的含鹽度只有海域如波羅的海的含鹽度只有1515，北部的波，北部的波的尼亞灣更低至的尼亞灣更低至3 3左右，稱為淡化海。左右，稱為淡化海。 第2頁(yè)/共53頁(yè)2. 海水的pH值 海水為弱堿性，天然海水的海水為弱堿性，天然海水的pHpH值介于值介于7.97.98.48.4之間。之間。海水增溫和海水增溫和光合作用增強(qiáng)可使表層海水光合作用增強(qiáng)可使表層海水CO2CO2含量和含量和H+H+濃度下降，導(dǎo)致濃度下降，導(dǎo)致pHpH值上升，反值上升

3、，反之則使之則使pHpH值下降。海水中值下降。海水中pHpH值的大小控制著許多礦物的形成，例如方值的大小控制著許多礦物的形成，例如方解石和白云石形成于解石和白云石形成于pHpH為為7 7的弱堿性環(huán)境，高嶺石則形成于的弱堿性環(huán)境，高嶺石則形成于pHpH值小于值小于6 6的酸性環(huán)境中。的酸性環(huán)境中。第3頁(yè)/共53頁(yè)3. 海水的溫度 海水溫度是海洋熱能的一種表現(xiàn)形式，絕大部分來(lái)自太陽(yáng)輻射能。海水溫度是海洋熱能的一種表現(xiàn)形式，絕大部分來(lái)自太陽(yáng)輻射能。海洋熱能不僅驅(qū)動(dòng)大部分的大洋環(huán)流，而且還制約著海洋生物系統(tǒng)的海洋熱能不僅驅(qū)動(dòng)大部分的大洋環(huán)流，而且還制約著海洋生物系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)速率。運(yùn)轉(zhuǎn)速率。全球大洋表層年

4、平均水溫為全球大洋表層年平均水溫為17.417.4，比全球陸地表面的年，比全球陸地表面的年平均氣溫高平均氣溫高3.13.1。大洋表面年平均溫度一般在。大洋表面年平均溫度一般在-2-2到到3030之間，從低之間，從低緯到高緯總體逐漸降低，等溫線的走向大致沿緯度分布。緯到高緯總體逐漸降低，等溫線的走向大致沿緯度分布。但在大陸海但在大陸海岸附近，等溫線可能呈現(xiàn)南北流向的形式。岸附近，等溫線可能呈現(xiàn)南北流向的形式。 第4頁(yè)/共53頁(yè)圖5.2 海洋表面海水平均溫度分布（NOAA數(shù)據(jù)）第5頁(yè)/共53頁(yè)4. 海水的密度與壓力 通常在通常在00時(shí)正常鹽度的海水密度約為時(shí)正常鹽度的海水密度約為1.028g1.0

5、28gcmcm3 3。溫度升高時(shí)密度減小，鹽度增加時(shí)密度增溫度升高時(shí)密度減小，鹽度增加時(shí)密度增大，氣壓加大時(shí)密度增大。海水的壓力隨水深的增大，氣壓加大時(shí)密度增大。海水的壓力隨水深的增加而加大加而加大，每增加，每增加10m10m約增加約增加1.05Pa1.05Pa。在。在1000m1000m深深處的海水壓力大約為處的海水壓力大約為107Pa107Pa。 第6頁(yè)/共53頁(yè)（二）海水運(yùn)動(dòng)與洋流 海水在海洋表面風(fēng)力和密度差異、太陽(yáng)和月球海水在海洋表面風(fēng)力和密度差異、太陽(yáng)和月球引力等作用下，不停的運(yùn)動(dòng)，其引力等作用下，不停的運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)形式主要有潮運(yùn)動(dòng)形式主要有潮汐、海浪、洋流等形式汐、海浪、洋流等形式

6、。第7頁(yè)/共53頁(yè)圖5.4 世界洋流分布圖第8頁(yè)/共53頁(yè) 洋流對(duì)地理環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在對(duì)氣溫和降水兩方面。洋流對(duì)地理環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在對(duì)氣溫和降水兩方面。據(jù)統(tǒng)據(jù)統(tǒng)計(jì)，由低緯向中、高緯度輸送的熱量，有一半通過(guò)洋流輸送，計(jì)，由低緯向中、高緯度輸送的熱量，有一半通過(guò)洋流輸送，洋流性質(zhì)和方向不同，形成了不同的地理環(huán)境特點(diǎn)。由于洋流洋流性質(zhì)和方向不同，形成了不同的地理環(huán)境特點(diǎn)。由于洋流在各大洋的分布不同，使高低緯地區(qū)大洋東西兩岸氣溫差異十在各大洋的分布不同，使高低緯地區(qū)大洋東西兩岸氣溫差異十分顯著。一般來(lái)說(shuō)，暖流流經(jīng)的地區(qū)，氣溫高，降水機(jī)會(huì)增多，分顯著。一般來(lái)說(shuō)，暖流流經(jīng)的地區(qū)，氣溫高，降水機(jī)會(huì)增

7、多，寒流流經(jīng)的地區(qū)，氣溫降低，降水的機(jī)會(huì)減少。寒流流經(jīng)的地區(qū)，氣溫降低，降水的機(jī)會(huì)減少。 第9頁(yè)/共53頁(yè)（三）海氣相互作用圖5.5 5.5 厄爾尼諾示意圖（據(jù)中國(guó)科普博覽網(wǎng)）左圖：正常狀態(tài)下的赤道大氣環(huán)流，西太平洋海溫偏高，伴有較強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)。右圖：厄爾尼諾時(shí)的赤道大氣環(huán)流，東太平洋海溫升高，大氣上升運(yùn)動(dòng)?xùn)|移。赤道赤道溫躍層溫躍層大氣對(duì)流第10頁(yè)/共53頁(yè) 厄爾尼諾是全球氣候信號(hào)里最強(qiáng)的。厄爾尼諾是全球氣候信號(hào)里最強(qiáng)的。在在2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代年代，很多科學(xué)家都認(rèn)為厄爾尼諾是，很多科學(xué)家都認(rèn)為厄爾尼諾是區(qū)域性區(qū)域性問(wèn)題問(wèn)題，它主要影響太平洋東部的南美沿海地區(qū)，它主要影響太平洋東部的南美

8、沿海地區(qū)和太平洋中部的澳大利亞沿海地區(qū)。然而和太平洋中部的澳大利亞沿海地區(qū)。然而2020世世紀(jì)紀(jì)8080年代以后年代以后，通過(guò)氣象衛(wèi)星的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)氣象衛(wèi)星的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，厄厄爾尼諾在世界很多地方都出現(xiàn)爾尼諾在世界很多地方都出現(xiàn)。近年來(lái)近年來(lái)通過(guò)對(duì)通過(guò)對(duì)全球氣候異常的綜合分析認(rèn)為，厄爾尼諾現(xiàn)象全球氣候異常的綜合分析認(rèn)為，厄爾尼諾現(xiàn)象影響的范圍影響的范圍不單是局部地區(qū)，而是遍及全球不單是局部地區(qū)，而是遍及全球。影響的時(shí)間不只是夏季，而是全年甚至更長(zhǎng)。影響的時(shí)間不只是夏季，而是全年甚至更長(zhǎng)。對(duì)全球自然地理環(huán)境影響的影響很大，會(huì)造成對(duì)全球自然地理環(huán)境影響的影響很大，會(huì)造成不同地區(qū)洪澇、干旱、酷熱、低溫

9、、熱帶氣旋不同地區(qū)洪澇、干旱、酷熱、低溫、熱帶氣旋等災(zāi)害。等災(zāi)害。 第11頁(yè)/共53頁(yè) 厄爾尼諾現(xiàn)象是周期性出現(xiàn)的，大約每隔厄爾尼諾現(xiàn)象是周期性出現(xiàn)的，大約每隔2 27 7年出現(xiàn)一次。年出現(xiàn)一次。 一般認(rèn)為，海水表層溫度連續(xù)一般認(rèn)為，海水表層溫度連續(xù)3 3個(gè)月（中國(guó)用個(gè)月（中國(guó)用6 6個(gè)月）高出平均個(gè)月）高出平均值值0. 50. 5以上，即可認(rèn)為是一次厄爾尼諾現(xiàn)象。以上，即可認(rèn)為是一次厄爾尼諾現(xiàn)象。當(dāng)前氣象學(xué)家當(dāng)前氣象學(xué)家普遍認(rèn)為，厄爾尼諾現(xiàn)象的發(fā)生對(duì)全球不少地區(qū)的氣候?yàn)?zāi)害有普遍認(rèn)為，厄爾尼諾現(xiàn)象的發(fā)生對(duì)全球不少地區(qū)的氣候?yàn)?zāi)害有預(yù)兆意義，所以對(duì)它的監(jiān)測(cè)已成為氣候監(jiān)測(cè)中一項(xiàng)重要的內(nèi)容。預(yù)兆意義，

10、所以對(duì)它的監(jiān)測(cè)已成為氣候監(jiān)測(cè)中一項(xiàng)重要的內(nèi)容。 第12頁(yè)/共53頁(yè) 對(duì)于厄爾尼諾和拉尼娜的頻繁發(fā)生，科學(xué)家比較普遍的一種看法是對(duì)于厄爾尼諾和拉尼娜的頻繁發(fā)生，科學(xué)家比較普遍的一種看法是人類對(duì)大氣環(huán)境的影響導(dǎo)致了大氣環(huán)流人類對(duì)大氣環(huán)境的影響導(dǎo)致了大氣環(huán)流和氣候的異常和氣候的異常。目前能夠較好共識(shí)的思路是改變經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展模式，減少排放。國(guó)際社會(huì)采取的。目前能夠較好共識(shí)的思路是改變經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展模式，減少排放。國(guó)際社會(huì)采取的主要措主要措施就是綠色經(jīng)濟(jì)施就是綠色經(jīng)濟(jì)，這是世界適應(yīng)和減緩氣候變化的未來(lái)之路。，這是世界適應(yīng)和減緩氣候變化的未來(lái)之路。 第13頁(yè)/共53頁(yè)二. 陸地水（一）河流1.水系與流域

11、流域面積、形狀、流域高流域面積、形狀、流域高度、流域坡度、流度、流域坡度、流域的傾斜方向、干域的傾斜方向、干流流向流流向等是流域的等是流域的重要特征。重要特征。水系的特征一般包括水系的特征一般包括河流河流長(zhǎng)度、河網(wǎng)密度、長(zhǎng)度、河網(wǎng)密度、河流的彎曲系數(shù)及河流的彎曲系數(shù)及其平面結(jié)構(gòu)其平面結(jié)構(gòu)等。等。 圖 5.6 5.6 流域和水系第14頁(yè)/共53頁(yè)1.1. 河流長(zhǎng)度河流長(zhǎng)度是河源到河口的軸線長(zhǎng)度，通常在是河源到河口的軸線長(zhǎng)度，通常在大比例尺地圖上，可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)曲線長(zhǎng)度獲大比例尺地圖上，可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)曲線長(zhǎng)度獲取。取。 2.2. 河網(wǎng)密度：河網(wǎng)密度：3.3. 河流的河流的彎曲系數(shù)彎曲系數(shù)是指某河段的實(shí)

12、際長(zhǎng)度與該是指某河段的實(shí)際長(zhǎng)度與該河段直線長(zhǎng)度的比值。河段直線長(zhǎng)度的比值。 4.4. 水系按水系按平面形態(tài)平面形態(tài)一般可分為樹狀、格子狀一般可分為樹狀、格子狀（直角注入）、平行狀、放射狀、環(huán)狀、長(zhǎng)（直角注入）、平行狀、放射狀、環(huán)狀、長(zhǎng)方狀和扇狀等方狀和扇狀等 LDFLKl第15頁(yè)/共53頁(yè)圖5.7 水系的平面結(jié)構(gòu)主要類型第16頁(yè)/共53頁(yè) 水系的平面結(jié)構(gòu)不同，便有不同的水情特征，水系的平面結(jié)構(gòu)不同，便有不同的水情特征，例如扇狀水系，河流從谷口或三角洲頂點(diǎn)向外例如扇狀水系，河流從谷口或三角洲頂點(diǎn)向外呈扇狀散開，當(dāng)全流域發(fā)生暴雨時(shí)，各支流同呈扇狀散開，當(dāng)全流域發(fā)生暴雨時(shí)，各支流同時(shí)發(fā)生洪水，在匯合

13、點(diǎn)以下河段同時(shí)接納全流時(shí)發(fā)生洪水，在匯合點(diǎn)以下河段同時(shí)接納全流域的暴雨洪流，很容易發(fā)生洪水災(zāi)害。因此，域的暴雨洪流，很容易發(fā)生洪水災(zāi)害。因此，編制水系流域圖時(shí)，必須反映水系的平面結(jié)構(gòu)編制水系流域圖時(shí)，必須反映水系的平面結(jié)構(gòu)類型，保持河網(wǎng)的相對(duì)密度；制圖綜合時(shí)，必類型，保持河網(wǎng)的相對(duì)密度；制圖綜合時(shí)，必須要考慮區(qū)域氣候、地質(zhì)構(gòu)造、巖性、地貌等須要考慮區(qū)域氣候、地質(zhì)構(gòu)造、巖性、地貌等對(duì)水系平面形態(tài)的影響。對(duì)水系平面形態(tài)的影響。第17頁(yè)/共53頁(yè)2. 河流水情要素 水情要素是反映河流水文情勢(shì)及其變化的水情要素是反映河流水文情勢(shì)及其變化的因子。主要包括因子。主要包括水位、流量、流速，稱為水情水位、流量

14、、流速，稱為水情三要素三要素，是專題地圖中表示河流水情動(dòng)態(tài)的重，是專題地圖中表示河流水情動(dòng)態(tài)的重要數(shù)量指標(biāo)。要數(shù)量指標(biāo)。1）水位 水位是指河流在某一地點(diǎn)某一時(shí)刻的水面水位是指河流在某一地點(diǎn)某一時(shí)刻的水面高程。我國(guó)河流水位的絕對(duì)基面（起算高程）高程。我國(guó)河流水位的絕對(duì)基面（起算高程）統(tǒng)一采用青島基面。另一種是測(cè)站基面，采用統(tǒng)一采用青島基面。另一種是測(cè)站基面，采用觀測(cè)點(diǎn)最低枯水位以下觀測(cè)點(diǎn)最低枯水位以下0.50.51m1m處作為起算點(diǎn)。處作為起算點(diǎn)。為了反映水位變化，常用水位過(guò)程曲線來(lái)表示。 第18頁(yè)/共53頁(yè) 除了解水位變化規(guī)律外，還了解水位變化中的一些特除了解水位變化規(guī)律外，還了解水位變化中的

15、一些特征水位值，主要包括：征水位值，主要包括：1 1 平均水位平均水位，單位時(shí)間內(nèi)水位的算術(shù)平均值。對(duì)河流用，單位時(shí)間內(nèi)水位的算術(shù)平均值。對(duì)河流用水及流域調(diào)節(jié)有一定意義。水及流域調(diào)節(jié)有一定意義。2 2 平均高水位和平均低水位平均高水位和平均低水位，每年觀測(cè)的最高水位和最，每年觀測(cè)的最高水位和最低水位各自的算術(shù)平均值。低水位各自的算術(shù)平均值。3 3 最高水位和最低水位最高水位和最低水位，單位時(shí)段內(nèi)水位的最大值和最，單位時(shí)段內(nèi)水位的最大值和最小值，前者為防洪、水利工程建設(shè)提供依據(jù)；后者為小值，前者為防洪、水利工程建設(shè)提供依據(jù)；后者為航運(yùn)、灌溉的重要參考。航運(yùn)、灌溉的重要參考。4 4 警戒水位警戒水

16、位，是指在江、河、湖泊水位上漲到河段內(nèi)可，是指在江、河、湖泊水位上漲到河段內(nèi)可能發(fā)生險(xiǎn)情的水位能發(fā)生險(xiǎn)情的水位5 5 中水位中水位，是一年中觀測(cè)水位值的中值。對(duì)用水保證率，是一年中觀測(cè)水位值的中值。對(duì)用水保證率有重要意義。有重要意義。 第19頁(yè)/共53頁(yè)2）流速 3）流量 為了便于分析，常把測(cè)得的流量繪制成流量過(guò)程線或水位為了便于分析，常把測(cè)得的流量繪制成流量過(guò)程線或水位- -流量關(guān)系曲流量關(guān)系曲線。線。水位水位- -流量關(guān)系曲線流量關(guān)系曲線是以流量為橫坐標(biāo)，水位為縱坐標(biāo)繪制的曲線。是以流量為橫坐標(biāo)，水位為縱坐標(biāo)繪制的曲線。它在水文分析中應(yīng)用很廣，因?yàn)樵诹髁繉?shí)測(cè)中不可能連續(xù)不斷的測(cè)量，所它在水

17、文分析中應(yīng)用很廣，因?yàn)樵诹髁繉?shí)測(cè)中不可能連續(xù)不斷的測(cè)量，所以可以通過(guò)水位以可以通過(guò)水位- -流量過(guò)程曲線推求出流量來(lái)。流量過(guò)程曲線推求出流量來(lái)。 第20頁(yè)/共53頁(yè)淋漆河水文站水位流量關(guān)系曲線圖 第21頁(yè)/共53頁(yè)3. 河流補(bǔ)給 一般把河流的補(bǔ)給分為一般把河流的補(bǔ)給分為雨水補(bǔ)給、冰雪融水補(bǔ)給、雨水補(bǔ)給、冰雪融水補(bǔ)給、湖泊和沼澤水補(bǔ)給及地下水補(bǔ)給湖泊和沼澤水補(bǔ)給及地下水補(bǔ)給 圖5.8 5.8 雨水補(bǔ)給河流流量與降水量相互關(guān)系流量(m /s)3雨量(mm)120100806040200150045007500105001350016500123456789101112第22頁(yè)/共53頁(yè)12312月

18、54679810110100200300010203010溫度（）溫度流量流量（m3/s）圖5.9 5.9 冰雪融水補(bǔ)給河流流量變化第23頁(yè)/共53頁(yè)12312月54679810110100200流量（m3/s）圖5.10 5.10 湖泊補(bǔ)給型河流水量變化曲線第24頁(yè)/共53頁(yè)4. 河川徑流特征1.1. 徑流總量（徑流總量（W W），），指在一定時(shí)段內(nèi)，通過(guò)河流某一過(guò)水?dāng)嗝娴闹冈谝欢〞r(shí)段內(nèi)，通過(guò)河流某一過(guò)水?dāng)嗝娴目偹?，稱為這個(gè)時(shí)段的徑流總量?？偹?，稱為這個(gè)時(shí)段的徑流總量。2.2. 徑流深度（徑流深度（Y Y），），是把流域一年內(nèi)的徑流總量，均勻地平鋪在是把流域一年內(nèi)的徑流總量，均勻地平鋪在

19、流域面積上的水層厚度，即徑流總量除以流域面積流域面積上的水層厚度，即徑流總量除以流域面積 3.3. 徑流模數(shù)（徑流模數(shù)（M M），），是單位時(shí)間，單位面積上產(chǎn)出的水量是單位時(shí)間，單位面積上產(chǎn)出的水量 4.4. 徑流系數(shù)（徑流系數(shù)（a a），）， 是一定時(shí)期內(nèi)的徑流深度與同期內(nèi)降水量是一定時(shí)期內(nèi)的徑流深度與同期內(nèi)降水量的比值。的比值。 第25頁(yè)/共53頁(yè)5. 5. 徑流變率（徑流變率（K K），），是某一時(shí)段的平均徑流值與同時(shí)是某一時(shí)段的平均徑流值與同時(shí)期的多年平均值之比，稱為徑流變率或模比系數(shù)，期的多年平均值之比，稱為徑流變率或模比系數(shù)，即即徑流變率的大小，是反映區(qū)域統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)徑流變化徑流變率

20、的大小，是反映區(qū)域統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)徑流變化幅度的指標(biāo)。幅度的指標(biāo)。徑流年變率的大小用年徑流的變差系徑流年變率的大小用年徑流的變差系數(shù)（數(shù)（CVCV）和絕對(duì)比率表示）和絕對(duì)比率表示。年徑流的變差系數(shù)年徑流的變差系數(shù)式中，為第式中，為第i i年的年徑流變率；年的年徑流變率；n n為觀測(cè)資料數(shù)列的為觀測(cè)資料數(shù)列的年數(shù)。年數(shù)。年徑流變率年徑流變率CVCV值大，則徑流量的年際變化劇烈，易值大，則徑流量的年際變化劇烈，易發(fā)生洪旱災(zāi)害，水工建筑費(fèi)用大；相反，則年際變發(fā)生洪旱災(zāi)害，水工建筑費(fèi)用大；相反，則年際變化小，水工建筑費(fèi)用就小?；?，水工建筑費(fèi)用就小。CVCV值的變化與自然地理值的變化與自然地理環(huán)境密切相關(guān)，

21、降水稀少的地區(qū)環(huán)境密切相關(guān)，降水稀少的地區(qū)CVCV值大于降水豐富值大于降水豐富的地區(qū)；雨水補(bǔ)給的河流，的地區(qū)；雨水補(bǔ)給的河流，CVCV值大于地下水補(bǔ)給的值大于地下水補(bǔ)給的河流；平原、盆地的河流；平原、盆地的CVCV值大于相鄰高山和高原；流值大于相鄰高山和高原；流域面積小的河流，其域面積小的河流，其CVCV值大于流域面積大的河流。值大于流域面積大的河流。2(1)1iVKCn第26頁(yè)/共53頁(yè)（二）湖泊 湖泊是常年積水且不與海洋相通的天然洼地。湖泊是常年積水且不與海洋相通的天然洼地。湖水是陸地水的重要組成部湖水是陸地水的重要組成部分，世界各大洲都有湖泊分布，及其最集中的地區(qū)有分，世界各大洲都有湖泊

22、分布，及其最集中的地區(qū)有西北歐和北美洲西北歐和北美洲。 湖泊按湖泊按成因成因分為構(gòu)造湖、火口湖、堰塞湖、河成湖、風(fēng)成湖、冰成湖、海分為構(gòu)造湖、火口湖、堰塞湖、河成湖、風(fēng)成湖、冰成湖、海成湖以及溶蝕湖等。按成湖以及溶蝕湖等。按湖水鹽分湖水鹽分，分為淡水湖和咸水湖。按，分為淡水湖和咸水湖。按湖水營(yíng)養(yǎng)物湖水營(yíng)養(yǎng)物分分為貧營(yíng)養(yǎng)湖、中營(yíng)養(yǎng)湖和富營(yíng)養(yǎng)湖。為貧營(yíng)養(yǎng)湖、中營(yíng)養(yǎng)湖和富營(yíng)養(yǎng)湖。 湖水表層湖水表層1m1m深可吸收深可吸收80%80%左右的太陽(yáng)輻射熱量，且大部分被靠近水面左右的太陽(yáng)輻射熱量，且大部分被靠近水面20cm20cm的水層吸收，只有的水層吸收，只有1%1%的能量能到達(dá)的能量能到達(dá)10m10m深

23、度。深度。熱帶湖泊上層水溫高，下層熱帶湖泊上層水溫高，下層水溫低；寒帶湖泊，上層水溫低，下層水溫高；溫帶湖泊水溫隨季節(jié)而不水溫低；寒帶湖泊，上層水溫低，下層水溫高；溫帶湖泊水溫隨季節(jié)而不同，冬季上冷下暖，夏季上暖下冷。同，冬季上冷下暖，夏季上暖下冷。 第27頁(yè)/共53頁(yè)（三）沼澤 是指地表過(guò)濕或有薄層常年或季節(jié)性積水，土壤水分幾達(dá)飽和，生長(zhǎng)有喜是指地表過(guò)濕或有薄層常年或季節(jié)性積水，土壤水分幾達(dá)飽和，生長(zhǎng)有喜濕性和喜水性沼生植物的地段。濕性和喜水性沼生植物的地段。沼澤是介于陸地和水體間的自然體，是良沼澤是介于陸地和水體間的自然體，是良好的蓄水體。通常含水量占好的蓄水體。通常含水量占89%89%9

24、4%94%，泥炭占，泥炭占5%5%10%10%。 沼澤的形成和發(fā)展，一般是在沼澤的形成和發(fā)展，一般是在溫濕和冷濕氣候、平坦或低洼的地形條件溫濕和冷濕氣候、平坦或低洼的地形條件下下發(fā)育的?？煞譃樗w沼澤化和陸地沼澤化。發(fā)育的?？煞譃樗w沼澤化和陸地沼澤化。 第28頁(yè)/共53頁(yè)（四）冰川1. 1. 雪線和終年積雪雪線和終年積雪高緯和高山地區(qū)，氣候寒冷，年平均氣溫在高緯和高山地區(qū)，氣候寒冷，年平均氣溫在00以以下，大氣以固態(tài)降水為主，積雪不能再當(dāng)年全部融下，大氣以固態(tài)降水為主，積雪不能再當(dāng)年全部融化，經(jīng)長(zhǎng)期積累，形成終年積雪區(qū)?；?jīng)長(zhǎng)期積累，形成終年積雪區(qū)。終年積雪區(qū)的終年積雪區(qū)的下限稱為雪線下限

25、稱為雪線，即雪線就是某一海拔高度上年降雪，即雪線就是某一海拔高度上年降雪量與消融量的平衡線。一般氣溫越高，雪線也越高。量與消融量的平衡線。一般氣溫越高，雪線也越高。雪線的高度與降水量成反比，降水量越大，雪線越雪線的高度與降水量成反比，降水量越大，雪線越低。低。2. 2. 冰川的形成與運(yùn)動(dòng)冰川的形成與運(yùn)動(dòng) 成冰過(guò)程大致經(jīng)歷兩個(gè)階段：成冰過(guò)程大致經(jīng)歷兩個(gè)階段：一是由新雪變成一是由新雪變成緊密的粒雪；緊密的粒雪；二是在壓力和熱力作用下使粒雪變成二是在壓力和熱力作用下使粒雪變成冰川冰。冰川冰。冰川冰形成以后，在冰體壓力和重力作用冰川冰形成以后，在冰體壓力和重力作用下，開始運(yùn)動(dòng)，形成冰川。下，開始運(yùn)動(dòng)，

26、形成冰川。 第29頁(yè)/共53頁(yè)三. 地下水1隔水層；2透水層；3飽水部分；4潛水位；5承壓水測(cè)壓水位；6泉（上升泉）；7水井，實(shí)線表示井壁不進(jìn)水；圖5.12 5.12 上層滯水、潛水及承壓水上層滯水承壓水潛水一地下水的蓄水構(gòu)造與類型第30頁(yè)/共53頁(yè) 其作圖方法和地表地其作圖方法和地表地形等高線圖作法相似，形等高線圖作法相似，而且是在地形等高線而且是在地形等高線圖的基礎(chǔ)上作出來(lái)的。圖的基礎(chǔ)上作出來(lái)的。由于潛水面是隨時(shí)間由于潛水面是隨時(shí)間變化的，在編圖時(shí)必變化的，在編圖時(shí)必須在同一時(shí)間或較短須在同一時(shí)間或較短時(shí)間內(nèi)對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)潛水時(shí)間內(nèi)對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)潛水水位進(jìn)行觀測(cè)，水位進(jìn)行觀測(cè)，把每把每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的地面位

27、置個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的地面位置準(zhǔn)確地繪制在地形圖準(zhǔn)確地繪制在地形圖上，并標(biāo)注該點(diǎn)測(cè)得上，并標(biāo)注該點(diǎn)測(cè)得的潛水埋藏深度及算的潛水埋藏深度及算得的該點(diǎn)潛水水位標(biāo)得的該點(diǎn)潛水水位標(biāo)高，高，根據(jù)各測(cè)點(diǎn)的水根據(jù)各測(cè)點(diǎn)的水位標(biāo)高畫出潛水等水位標(biāo)高畫出潛水等水位線圖。位線圖。 圖5.11 潛水等水位線圖第31頁(yè)/共53頁(yè) 地下水是生態(tài)環(huán)境的組成部分之一，能影響環(huán)境的穩(wěn)定性。過(guò)地下水是生態(tài)環(huán)境的組成部分之一，能影響環(huán)境的穩(wěn)定性。過(guò)量開采，往往造成地下水位下降，地面沉陷，海水倒灌，水質(zhì)量開采，往往造成地下水位下降，地面沉陷，海水倒灌，水質(zhì)惡化和地表生態(tài)退化等。近惡化和地表生態(tài)退化等。近3030年來(lái)，我國(guó)地下水開采量以每年

28、年來(lái)，我國(guó)地下水開采量以每年2.52.5109 m3109 m3的速度遞增，北方和東部沿海地區(qū)地下水超采越的速度遞增，北方和東部沿海地區(qū)地下水超采越來(lái)越嚴(yán)重。初步統(tǒng)計(jì)，全國(guó)已形成大型地下水降落漏斗來(lái)越嚴(yán)重。初步統(tǒng)計(jì)，全國(guó)已形成大型地下水降落漏斗100100多個(gè)，多個(gè)，面積達(dá)面積達(dá)1.51.5105km2105km2，超采區(qū)面積，超采區(qū)面積6.26.2105km2105km2，嚴(yán)重超采城市，嚴(yán)重超采城市近近6060個(gè)，造成眾多泉水?dāng)嗔鳎糠炙吹乜萁?。個(gè)，造成眾多泉水?dāng)嗔?，部分水源地枯竭。?2頁(yè)/共53頁(yè)(二)含水巖石的水理性質(zhì)松散巖石存在著孔隙，堅(jiān)硬巖石中有裂隙，易溶巖松散巖石存在著孔隙，堅(jiān)

29、硬巖石中有裂隙，易溶巖石有孔洞。水以不同形式存在于這些空隙中，石有孔洞。水以不同形式存在于這些空隙中，巖石巖石與水作用時(shí)，表現(xiàn)出不同的與水作用時(shí)，表現(xiàn)出不同的“容水性容水性”、“持水持水性性”、“給水性給水性”、“透水性透水性”等，這就是巖石的等，這就是巖石的水理性質(zhì)。水理性質(zhì)。1.1.容水性容水性 指在常壓下巖土空隙能夠容納一定水量的性指在常壓下巖土空隙能夠容納一定水量的性能，以容水度來(lái)衡量。能，以容水度來(lái)衡量。容水度（容水度（WnWn）為巖土容納水）為巖土容納水的最大體積的最大體積VnVn與巖土總體積與巖土總體積V V之比，即之比，即Wn=Vn/VWn=Vn/V100%100%。 2.2.

30、持水性持水性 飽水巖土在重力作用下排水后，依靠分子力飽水巖土在重力作用下排水后，依靠分子力和毛管力仍然保持一定水分的能力。和毛管力仍然保持一定水分的能力。用持水度表示。用持水度表示。持水度持水度WrWr為飽水巖土經(jīng)重力排水后所保持水的體積為飽水巖土經(jīng)重力排水后所保持水的體積VrVr和巖土總體積和巖土總體積V V之比。即之比。即Wr=Vr/VWr=Vr/V100%100%，其值大，其值大小取決于巖土顆粒表面對(duì)水分子的吸附能力。在松小取決于巖土顆粒表面對(duì)水分子的吸附能力。在松散沉積物中，顆粒愈細(xì)，空隙直徑愈小，則同體積散沉積物中，顆粒愈細(xì)，空隙直徑愈小，則同體積內(nèi)的比表面積愈大，內(nèi)的比表面積愈大，

31、WrWr，愈大。，愈大。 第33頁(yè)/共53頁(yè)3. 3. 給水性給水性 指飽水巖土在重力作用下能自由排出水的性指飽水巖土在重力作用下能自由排出水的性能，用給水度（能，用給水度（）來(lái)表示。）來(lái)表示。給水度為飽水巖土在給水度為飽水巖土在重力作用下，能自由排出水的體積重力作用下，能自由排出水的體積VgVg和巖土總體積和巖土總體積V V之比，即之比，即=Vg/V=Vg/V100%100%。 由上述由上述3 3個(gè)定義可知：巖土持水度和給水度之個(gè)定義可知：巖土持水度和給水度之和等于容水度（或孔隙度），即和等于容水度（或孔隙度），即Wn=Wr+Wn=Wr+或或n=Wr+n=Wr+。式中。式中n n為孔隙度。為

32、孔隙度。 4. 4. 透水性透水性 指在一定條件下，巖土允許水通過(guò)的性能。指在一定條件下，巖土允許水通過(guò)的性能。一般用滲透系數(shù)一般用滲透系數(shù)K K值來(lái)表示。值來(lái)表示。其值大小首先與巖土其值大小首先與巖土空隙的直徑大小和連通性有關(guān)，其次才和空隙的多空隙的直徑大小和連通性有關(guān)，其次才和空隙的多少有關(guān)。少有關(guān)。如粘土的孔隙度很大，但孔隙直徑很小，如粘土的孔隙度很大，但孔隙直徑很小，水在這些微孔中運(yùn)動(dòng)時(shí)，不僅由于水與孔壁的摩阻水在這些微孔中運(yùn)動(dòng)時(shí)，不僅由于水與孔壁的摩阻力大而難以通過(guò)，而且還由于粘土顆粒表面吸附形力大而難以通過(guò)，而且還由于粘土顆粒表面吸附形成一層結(jié)合水膜，這種水膜幾乎占滿了整個(gè)孔隙，成

33、一層結(jié)合水膜，這種水膜幾乎占滿了整個(gè)孔隙，使水更難通過(guò)。使水更難通過(guò)。 第34頁(yè)/共53頁(yè)第二節(jié) 水循環(huán)與水平衡圖 5. 13 水循環(huán)模式第35頁(yè)/共53頁(yè)天然水循環(huán)的機(jī)理天然水循環(huán)的機(jī)理第一，第一，水循環(huán)服從于質(zhì)量守恒規(guī)律。水循環(huán)服從于質(zhì)量守恒規(guī)律。水循環(huán)從實(shí)質(zhì)上講水循環(huán)從實(shí)質(zhì)上講是物質(zhì)與能量的傳輸、儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)化過(guò)程，并且整個(gè)是物質(zhì)與能量的傳輸、儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)化過(guò)程，并且整個(gè)過(guò)程具有連續(xù)性。過(guò)程具有連續(xù)性。第二，第二，水循環(huán)的基本動(dòng)力是太陽(yáng)輻射和重力作用水循環(huán)的基本動(dòng)力是太陽(yáng)輻射和重力作用。在常。在常溫常壓條件下，水的三相變化是水循環(huán)的前提條件；溫常壓條件下，水的三相變化是水循環(huán)的前提條件；地理環(huán)境

34、、海陸分布等外部環(huán)境制約著水循環(huán)的路地理環(huán)境、海陸分布等外部環(huán)境制約著水循環(huán)的路線、規(guī)模與強(qiáng)度。線、規(guī)模與強(qiáng)度。第三，第三，水循環(huán)廣及整個(gè)水圈，水循環(huán)廣及整個(gè)水圈，并深入大氣圈、巖石圈及并深入大氣圈、巖石圈及生物圈，同時(shí)通過(guò)無(wú)數(shù)條路線實(shí)現(xiàn)循環(huán)和相變。生物圈，同時(shí)通過(guò)無(wú)數(shù)條路線實(shí)現(xiàn)循環(huán)和相變。第四，第四，從全球看，水循環(huán)是個(gè)閉合系統(tǒng)從全球看，水循環(huán)是個(gè)閉合系統(tǒng)，但從局部地區(qū)，但從局部地區(qū)看水循環(huán)卻是開放系統(tǒng)?？此h(huán)卻是開放系統(tǒng)。第五，地球上的水在循環(huán)過(guò)程中，總攜帶著一些物質(zhì)一第五，地球上的水在循環(huán)過(guò)程中，總攜帶著一些物質(zhì)一起運(yùn)動(dòng)，不過(guò)這些物質(zhì)并不像水那樣構(gòu)成完整的循起運(yùn)動(dòng)，不過(guò)這些物質(zhì)并不像水

35、那樣構(gòu)成完整的循環(huán)系統(tǒng)，因此環(huán)系統(tǒng)，因此通常講的水文循環(huán)，僅指水分的循環(huán)通常講的水文循環(huán)，僅指水分的循環(huán)，簡(jiǎn)稱水循環(huán)。簡(jiǎn)稱水循環(huán)。第36頁(yè)/共53頁(yè) “人類社會(huì)的水循環(huán)人類社會(huì)的水循環(huán)”是指人類在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)活動(dòng)中是指人類在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)活動(dòng)中不斷地取水、用水和排水而產(chǎn)生的人為水循環(huán)過(guò)程。不斷地取水、用水和排水而產(chǎn)生的人為水循環(huán)過(guò)程。它是依附于自然水循環(huán)的一個(gè)組成部分，或者是一個(gè)它是依附于自然水循環(huán)的一個(gè)組成部分，或者是一個(gè)環(huán)節(jié)、分支（如同降水、蒸發(fā)、下滲等環(huán)節(jié)），而不環(huán)節(jié)、分支（如同降水、蒸發(fā)、下滲等環(huán)節(jié)），而不是一個(gè)獨(dú)立的水循環(huán)過(guò)程。隨著人類活動(dòng)的逐漸增強(qiáng)，是一個(gè)獨(dú)立的水循環(huán)過(guò)程。隨著人類活動(dòng)的

36、逐漸增強(qiáng)，人類行為滲入了天然系統(tǒng)的各個(gè)角落，自然界客觀存人類行為滲入了天然系統(tǒng)的各個(gè)角落，自然界客觀存在的水變成了水資源，天然一元水循環(huán)模式受到人類在的水變成了水資源，天然一元水循環(huán)模式受到人類的改變，在原有天然水循環(huán)中產(chǎn)生了人工水循環(huán)，兩的改變，在原有天然水循環(huán)中產(chǎn)生了人工水循環(huán)，兩者相互作用，相互影響，形成了彼此消長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)的者相互作用，相互影響，形成了彼此消長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)的“天然天然- -人工二元人工二元”水循環(huán)模式水循環(huán)模式 第37頁(yè)/共53頁(yè)圖 5.14 天然人工二元水循環(huán)系統(tǒng)模式第38頁(yè)/共53頁(yè)二 水量平衡 在給定任意尺度的時(shí)空內(nèi)，全球水量保持收支平衡。在給定任意尺度的時(shí)空內(nèi)，全球水量保

37、持收支平衡。水量平衡的研究區(qū)域水量平衡的研究區(qū)域可以是整個(gè)地球，也可以是某個(gè)流域、湖泊、海洋或某個(gè)特定區(qū)域?？梢允钦麄€(gè)地球，也可以是某個(gè)流域、湖泊、海洋或某個(gè)特定區(qū)域。水量水量平衡的時(shí)段可以是日、月、年，也可以是數(shù)十年或更長(zhǎng)的時(shí)間，一般都以平衡的時(shí)段可以是日、月、年，也可以是數(shù)十年或更長(zhǎng)的時(shí)間，一般都以一年為單位，稱為水文年。一年為單位，稱為水文年。我國(guó)以我國(guó)以1 1月月1 1日日1212月月3131日為一水文年。日為一水文年。 水量平衡是質(zhì)量守恒原理在水分循環(huán)過(guò)程中的具體表現(xiàn)，也是水分循環(huán)的水量平衡是質(zhì)量守恒原理在水分循環(huán)過(guò)程中的具體表現(xiàn)，也是水分循環(huán)的內(nèi)在規(guī)律。通常用水量平衡方程表述：內(nèi)在

38、規(guī)律。通常用水量平衡方程表述：12+=+quPERRERR表地表地第39頁(yè)/共53頁(yè) 一個(gè)地區(qū)的水量平衡特點(diǎn)反映了該地區(qū)的氣候和地理特點(diǎn)。就全球而論，在一個(gè)地區(qū)的水量平衡特點(diǎn)反映了該地區(qū)的氣候和地理特點(diǎn)。就全球而論，在1010S S1010N N地帶的水平衡中，降水大于蒸發(fā)，表現(xiàn)出熱帶雨林氣候特點(diǎn)；在地帶的水平衡中，降水大于蒸發(fā)，表現(xiàn)出熱帶雨林氣候特點(diǎn)；在1010N N3535N N和和1010S S4040S S地帶的水量平衡中，蒸發(fā)大于降水，表現(xiàn)出炎熱干旱的氣候特征。地帶的水量平衡中，蒸發(fā)大于降水，表現(xiàn)出炎熱干旱的氣候特征。 就地區(qū)而言，在干旱、半干旱地區(qū)的黃河流域水量平衡中，蒸發(fā)量占降水

39、量的80%，徑流量只占降水量的20%；在溫暖濕潤(rùn)的長(zhǎng)江流域水量平衡中，蒸發(fā)量占降水量的48%，徑流量占降水量的52%；在處于印度洋西南氣流迎風(fēng)坡的潮濕多雨的雅魯藏布江流域水量平衡中，蒸發(fā)量只占降水量的32%，而徑流量占降水量的68%。 第40頁(yè)/共53頁(yè)第三節(jié) 水環(huán)境與水生態(tài)水環(huán)境水環(huán)境是指自然界中水的形成、分布和轉(zhuǎn)化所處空間的是指自然界中水的形成、分布和轉(zhuǎn)化所處空間的環(huán)境。它不僅包括河流、海洋、湖泊、水庫(kù)以及環(huán)境。它不僅包括河流、海洋、湖泊、水庫(kù)以及淺層地下水等貯水體，還包括水中的懸浮物（如淺層地下水等貯水體，還包括水中的懸浮物（如泥沙）、溶質(zhì)、水生生物和底泥，以及對(duì)水體產(chǎn)泥沙）、溶質(zhì)、水生

40、生物和底泥，以及對(duì)水體產(chǎn)生影響的物理和化學(xué)作用。生影響的物理和化學(xué)作用。人類面臨的水環(huán)境問(wèn)題水的時(shí)空分布不均導(dǎo)致的水的時(shí)空分布不均導(dǎo)致的“水多水多”、“水水少少”問(wèn)題問(wèn)題 水環(huán)境的污染和破壞造成的水水環(huán)境的污染和破壞造成的水“水臟水臟”、“水渾水渾”問(wèn)題問(wèn)題第41頁(yè)/共53頁(yè) 水環(huán)境容量 對(duì)水環(huán)境容量的核算，包括自凈容量和稀釋容量?jī)刹糠帧Ｗ詢羧萘孔詢羧萘渴怯捎诔两?、生化、吸附等物理、化學(xué)和生物作用，給定水域達(dá)到水質(zhì)目標(biāo)所能自凈的污染物量。稀釋容量稀釋容量是在給定水域的來(lái)水污染物濃度低于出水水質(zhì)目標(biāo)時(shí)，依靠稀釋作用達(dá)到水質(zhì)目標(biāo)所能承納的污染物量。第42頁(yè)/共53頁(yè)水生態(tài)水生態(tài)是指水的存在狀態(tài)及與

41、水有關(guān)的動(dòng)植物的生存狀態(tài)。水生水生態(tài)是指水的存在狀態(tài)及與水有關(guān)的動(dòng)植物的生存狀態(tài)。水生態(tài)系統(tǒng)是指水生態(tài)中相互作用、相互制約的各個(gè)部分組成的態(tài)系統(tǒng)是指水生態(tài)中相互作用、相互制約的各個(gè)部分組成的有機(jī)整體。有機(jī)整體。影響水生態(tài)系統(tǒng)的因素多種多樣，但最根本、最直接的是水生態(tài)但最根本、最直接的是水生態(tài)系統(tǒng)中的水質(zhì)與水量系統(tǒng)中的水質(zhì)與水量。無(wú)論水生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生什么樣的變化，都可以從水質(zhì)和水量方面找到原因，也就是說(shuō)水生態(tài)系統(tǒng)中水質(zhì)與水量的相互作用，才是水生態(tài)系統(tǒng)變化的內(nèi)因，水生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)就是水量與水質(zhì)的綜合反映。 第43頁(yè)/共53頁(yè)水生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)功能 服務(wù)功能服務(wù)功能類型類型調(diào)蓄調(diào)蓄洪洪水水河流輸河流輸沙沙凈化環(huán)凈化環(huán)境境碳固定碳固定生物多樣性生物多樣性維持維持河河 流流湖湖 泊泊沼沼 澤澤地下水地下水注：注：“”表示具備該類生態(tài)功能；表示具備該類生態(tài)功能；“”表示不具備該類生表示不具備該類生態(tài)功能。態(tài)功能。第44